苦草对水流结构的影响研究

张英豪; 赖锡军

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

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苦草对水流结构的影响研究

张英豪, 赖锡军

文章导航 > 水科学进展 > 2015 > 26(1): 99-106

张英豪, 赖锡军. 苦草对水流结构的影响研究[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

引用本文:

张英豪, 赖锡军. 苦草对水流结构的影响研究[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

ZHANG Yinghao, LAI Xijun. Impact of Vallisneria natans on flow structure[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

Citation:

ZHANG Yinghao, LAI Xijun. Impact of Vallisneria natans on flow structure[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

苦草对水流结构的影响研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

张英豪^1,2,
赖锡军^1,

1.
中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室, 江苏南京 210008;
2.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB417000);国家自然科学基金资助项目(41071021)

详细信息

作者简介:
张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

通讯作者:
赖锡军,E-mail: xjlai@niglas.ac.cn

中图分类号: TV143

Impact of Vallisneria natans on flow structure

ZHANG Yinghao^1,2,
LAI Xijun^1
,

1.
Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: The study is financially supported by the National Basic Research Program of China(No.2012CB417000) and the National Natural Science Foundation of China(No.41071021).

摘要: 为研究沉水植被对水流结构的影响,以苦草为对象,利用实验室水槽实验研究了含淹没水生植被水流时均流速、雷诺应力及紊动能的垂向分布特征。受苦草冠层的影响,时均流速在冠顶以上呈对数分布,且随着流量的增加,冠层倾伏高度降低,对数剖面愈加明显;冠层内部,由于冠层阻流面积在垂向分布上的差异,冠层内时均流速出现逆梯度分布,且在床面附近出现局部流速最大值。雷诺应力在冠顶附近达到最大值,并向水面与床底方向逐渐减小;受逆流速梯度的影响,冠层内部雷诺应力出现负值以及局部最大值。雷诺应力产生的剪切紊动使得紊动能在冠顶处最大,并向水面与床底进行垂向传输;受紊动传输距离的限制,冠层底部以叶片后产生的尾流紊动为主,紊动能较小。
- 水生植被 /
- 时均流速 /
- 雷诺应力 /
- 紊动能
Abstract: In order to study the impact of submerged vegetation on flow structure, flume experiments were conducted to measure the mean velocity, the Reynolds stress and the turbulence kinetic energy of flow with Vallisneria natans canopy. Influenced by Vallisneria natans canopy, a logarithmic profile is generally presented above the canopy. As a difference exists in the vertical distribution of frontal area, a region with counter velocity gradient and a local velocity maximum appear inside the canopy. The Reynolds stress reaches maximum around the top of canopy and decreases gradually in both upward and downward. Due to the existence of counter velocity gradient, negative stress and a local stress maximum are produced within the canopy. Turbulence produced by shear stress makes turbulence kinetic energy reach maximum around the top of canopy and transmits vertically towards the bed. Restricted by the limited distance of the vertical transportation of turbulence, wake production becomes the major source of turbulence, and the turbulence kinetic energy diminishes dramatically at the bottom of canopy.
- aquatic vegetation /
- mean velocity /
- the Reynolds stress /
- turbulence kinetic energy

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[2]	程勇, 王文娥, 胡明宇, 凌刚, 胡笑涛. 30°分水角明渠水流紊动特性试验研究 . 水科学进展, 2022, 33(4): 638-647. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.04.011
[3]	夏云峰, 成泽霖, 徐福敏, 徐华, 张帆一. 波浪作用下的床面切应力研究进展 . 水科学进展, 2021, 32(6): 944-956. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.06.013
[4]	张英豪, 赖锡军, 张琳, 姚昕, 邓焕广. 风浪作用下水生植物对水流结构的影响——以太湖中两种典型沉水植物为例 . 水科学进展, 2020, 31(3): 441-449. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.014
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[6]	吴永妍, 陈永灿, 刘昭伟. 明渠收缩过渡段流速分布及紊动特性试验 . 水科学进展, 2017, 28(3): 346-355. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.004
[7]	杨胜发, 张鹏, 胡江, 李文杰, 陈阳. 明渠均匀流Q结构分布及运动特性 . 水科学进展, 2016, 27(3): 430-438. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.03.011
[8]	张金凤, 常璐, 马平亚. 高雷诺数顶盖驱动方腔流实验 . 水科学进展, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013
[9]	李文哲, 王兆印, 李志威, 张晨笛, 吕立群. 阶梯-深潭系统的水力特性 . 水科学进展, 2014, 25(3): 374-382.
[10]	单楠, 阮晓红, 冯杰. 水生态屏障适宜宽度界定研究进展 . 水科学进展, 2012, 23(4): 581-589. doi: CNKI:32.1309.P.20120614.2250.011
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[18]	洪大林, 缪国斌, 邓东升, 谢瑞, 张思和, 姬昌辉. 粘性原状土起动切应力与物理力学指标的关系 . 水科学进展, 2006, 17(6): 774-779.
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苦草对水流结构的影响研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

张英豪^1,2,
赖锡军^1,

1. 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室, 江苏南京 210008;

2. 中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB417000);国家自然科学基金资助项目(41071021)

作者简介:
张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

通讯作者: 赖锡军,E-mail: xjlai@niglas.ac.cn

收稿日期: 2014-04-28
刊出日期: 2015-01-25

中图分类号: TV143

关键词:

摘要: 为研究沉水植被对水流结构的影响,以苦草为对象,利用实验室水槽实验研究了含淹没水生植被水流时均流速、雷诺应力及紊动能的垂向分布特征。受苦草冠层的影响,时均流速在冠顶以上呈对数分布,且随着流量的增加,冠层倾伏高度降低,对数剖面愈加明显;冠层内部,由于冠层阻流面积在垂向分布上的差异,冠层内时均流速出现逆梯度分布,且在床面附近出现局部流速最大值。雷诺应力在冠顶附近达到最大值,并向水面与床底方向逐渐减小;受逆流速梯度的影响,冠层内部雷诺应力出现负值以及局部最大值。雷诺应力产生的剪切紊动使得紊动能在冠顶处最大,并向水面与床底进行垂向传输;受紊动传输距离的限制,冠层底部以叶片后产生的尾流紊动为主,紊动能较小。

English Abstract

Impact of Vallisneria natans on flow structure

ZHANG Yinghao^1,2,
LAI Xijun^1,

1. Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;

2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: The study is financially supported by the National Basic Research Program of China(No.2012CB417000) and the National Natural Science Foundation of China(No.41071021).

Received Date: 2014-04-28
Publish Date: 2015-01-25

Keywords:

Abstract: In order to study the impact of submerged vegetation on flow structure, flume experiments were conducted to measure the mean velocity, the Reynolds stress and the turbulence kinetic energy of flow with Vallisneria natans canopy. Influenced by Vallisneria natans canopy, a logarithmic profile is generally presented above the canopy. As a difference exists in the vertical distribution of frontal area, a region with counter velocity gradient and a local velocity maximum appear inside the canopy. The Reynolds stress reaches maximum around the top of canopy and decreases gradually in both upward and downward. Due to the existence of counter velocity gradient, negative stress and a local stress maximum are produced within the canopy. Turbulence produced by shear stress makes turbulence kinetic energy reach maximum around the top of canopy and transmits vertically towards the bed. Restricted by the limited distance of the vertical transportation of turbulence, wake production becomes the major source of turbulence, and the turbulence kinetic energy diminishes dramatically at the bottom of canopy.

张英豪, 赖锡军. 苦草对水流结构的影响研究[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

引用本文:

张英豪, 赖锡军. 苦草对水流结构的影响研究[J]. 水科学进展, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

ZHANG Yinghao, LAI Xijun. Impact of Vallisneria natans on flow structure[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

Citation:

ZHANG Yinghao, LAI Xijun. Impact of Vallisneria natans on flow structure[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(1): 99-106. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

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苦草对水流结构的影响研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

作者简介: 张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

通讯作者: 赖锡军,E-mail: xjlai@niglas.ac.cn

Impact of Vallisneria natans on flow structure

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出版历程

苦草对水流结构的影响研究

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.013

1. 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室, 江苏南京 210008; 2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介: 张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

通讯作者: 赖锡军,E-mail: xjlai@niglas.ac.cn

English Abstract

Impact of Vallisneria natans on flow structure

1. Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

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作者简介:
张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

通讯作者:
赖锡军,E-mail: xjlai@niglas.ac.cn

1. 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室, 江苏南京 210008;

2. 中国科学院大学, 北京 100049

作者简介:
张英豪(1991-),男,山东聊城人,博士研究生,主要从事环境水力学研究。E-mail: chinayinghao@126.com

1. Key Laboratory of Watershed Geographic Sciences, Nanjing Institute of Geography & Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;

2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China